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从“弯曲的桌面”到“亚厘米精度”：一篇带你读懂SPAD阵列激光雷达的误差与补偿2025年4月，中国计量大学的研究团队系统地分析时间门控SPAD阵列激光雷达的两大核心误差源，并提出了可量化的补偿方法。实验结果令人印象深刻：补偿后误差降低超过60%，深度分辨率优于1厘米。下面，我们就来拆解其中的技术细节。一、时间门控SPAD激光雷达的工作原理在深入误差分析之前，先快速理解这个系统是怎么工作的。与传统TCSPC（时间相关单光子计数）技术不同，时间门控SPAD阵列不逐点累积光子直方图，而是通过时间门来“切片”。每个时间门是一个固定宽度的时间窗口，比如5纳秒。相机在连续的门控周期中依次打开这些窗口，每个 ...
使用Moku Boxcar平均器改善SNR测量Boxcar平均器的工作原理Boxcar平均器和锁相放大器在检测重复信号时有助于提高SNR性能。Boxcar平均器对输入信号应用时域Boxcar门控窗口，有效减小Boxcar窗口之外的时间噪声分量；而锁相放大器部署窄带滤波器以提取中心频率周围小范围内的信号，并抑制通带之外的噪声。因此，Boxcar平均器特别适合处理低占空比信号，因为这种情况下的大部分时域信号通常都是噪声。图1展示了Boxcar平均器的工作原理。用户定义的触发信号在触发后经过一定延迟后激活Boxcar门控窗口。门控窗口允许数个输入信号在窗口宽度上相加。然后，该仪器对从Boxcar积分 ...
拉曼在废转氢能源催化剂性能研究中的应用引言：保护环境是人类面临的终ji问题之一。 这需要人类一方面通过减少二氧化碳排放来缓解气候变化，另一个方面是通过尽量减少垃圾填埋和焚来保护全qiu环境。废物转化氢技术是解决上述问题的一个潜在解决方案。通过这项技术，废物可以有效利用废物产生清洁能源和可持续的能源载体氢，促进资源循环。 废物可以通过气化技术产生氢气，从城市固体废物中产生一种合成气（CO + H2）。为了从这种废物衍生的合成气中产生氢气，需要一个水-气位移(WGS，CO+H 2OH2+CO2，ΔH =-41.2kJ/mol)反应。然而，高浓度的一氧化碳（~40%）和废物合成气中硫的存在需要开发一 ...
拉曼在改善二维材料WSe2器件光电性能中的应用引言：自打使用透明胶带机械剥离出（2D）单层石墨烯，各种二维材料材料陆续进入研究人员的视野，其表现出层间激子凝聚，超导，量子干涉，和量子相变等独特性能，显示二维材料在高性能光电和量子计算中应用的重要可行性。这独特性能主要归因于它们的厚度相关的可调谐带隙、超高载流子迁移率和强烈的光物质相互作用。此外，二维vdW异质结构为研究拓扑结构、超晶格、和层间库仑相互作用的影响提供了新的途径。然而，与简单的单层相比，二维vdW多层在相邻层之间具有vdW间隙，扰乱了层间电荷效率，从而导致这些多层在平面内和平面外载流子输运的各向异性。在存在静电偏置相关的层间电阻的情 ...
应用探究 | 量子计算DOPA 产生压缩态：选 PPLN 还是 PPKTP？背景在量子技术中，压缩态（squeezed state）作为一种关键的连续变量量子态，已成为突破经典物理极限、提升系统性能的重要资源。如在量子精密测量中用于引力波探测，在量子通信中作为连续变量量子密钥分发（CV-QKD）的核心资源，在量子计算中，压缩态则是实现高斯玻色采样（GBS）的关键资源态。光学参量振荡（OPO）和放大（OPA）常用于产生压缩态，这通常是由非线性晶体实现的，如周期极化铌酸锂PPLN和周期极化磷酸氧钛钾PPKTP。周期极化晶体可以利用更长的相互作用长度和更大非线性系数。山西大学张宽收教授课题组分别使用 ...
影响基于CCD相机激光光束宽度精确测量的因素（一）1.引言在激光器制造、激光微纳加工等领域，从业人员对于激光的空域参数非常关注，常见的参数有光束宽度、发散角、强度分布和光束质量等，光束宽度是其中重要的参量之一，也是计算发散角和光束质量的基础。基于CCD相机的激光光束宽度测量技术近年来也发展迅速，需求量也日益增加，该方法具有空间分辨率高，光谱覆盖范围广，算法灵活和适用于脉冲激光等优点。当然，CCD相机本身对光束的测量也存在一定的影响，比如CCD一般能够接收的光强大约在纳瓦量级，这导致芯片本身的噪声和环境光都会对测量造成干扰。因此，抑制或者减小噪声技术的发展将直接影响到测量的准确性，除此之外包括空 ...
影响基于CCD相机激光光束宽度精确测量的因素（二）4.实验及结果分析4.1无积分区域限制下小光斑光束宽度测量误差在实际的测量中，光斑尺寸经常远小于CCD的靶面尺寸，此时如果在不加积分区域限制的情况下采用4σ算法，光斑边缘位置的噪声会引入很大的误差。为此，在实验中我们分别考虑相机靶面和光斑尺寸比为3：1、12：1、20：1和30：1四种情况。在不考虑基底噪声且CCD的分辨率足够高的情况下，在高斯光强分布图上叠加高斯白噪声，光强峰值和白噪声的均方根值比为1400：1。实验结果如图1所示，当CCD尺寸时光束尺寸的三倍时，测量重复性为0.003%；当尺寸比例为12倍和20倍的时候，重复性变差，达到1. ...
案例分享|聚焦PPLN:1.48GHz通信波段纠缠光子源的技术创新与商业价值生成高速率的纠缠光子对的能力是量子密钥分发（QKD）和量子信息处理（QIP）系统的关键要求。QKD为安全社会提供了前景，包括保护关键信息、基础设施以及有价值的数据，例如guo家的电网、水务等系统。而QIP则为容错通用量子计算铺平了道路，有效减少量子比特的错误率，从而实现更快的药物发现和复杂系统的优化，提供了强大的计算支持。为了达成这个目的，由英国创新署（Innovate UK）资助的“高速率纠缠光子”项目（High Rate of Entangled Photons，HiREP）应运而生。该项目由英国Covesion ...
超分辨光学微球显微镜——分辨率可达50纳米！光学显微镜是一种常用的科学仪器，用于观察微观shi界中的细胞、组织和微生物等。它具有许多优点，其能达到较高的分辨率，能够提供清晰的图像，使科学家能够观察到微小结构和细胞器的细节，有助于生物学和医学研究。此外，光学显微镜可以实时观察样本，捕捉生物过程中的动态变化，如细胞分裂或运动过程，这对研究有重要意义。光学显微镜操作相对简单，不需要复杂的样本处理或特殊的环境条件，因此适用于许多实验室和教学环境。然而，光学显微镜也有其局限性。光学显微镜受到光波长的限制，其分辨率有一定的局限性，无法观察比光波长更小的结构。根据瑞利判据：其中，θ 是两个点光源zui小可分 ...
光学频率梳：光学测量与通信的革命性工具光学频率梳（Optical Frequency Comb,OFC）是一种能够产生一系列等间隔光频的激光光源，类似于梳子的齿状结构，因此得名。图1 光学频率梳在时域与频域的示意图2005年，约翰·霍尔（John L. Hall）和西奥多·亨施（Theodor W. Hänsch）因在光学频率梳技术方面的突破性贡献而获得诺贝尔物理学奖。霍尔和亨施的工作主要集中在精确测量和控制光频率方面。他们通过开发稳定的飞秒激光技术和精密频率控制方法，使得光学频率梳成为可能，从而大幅度提高了频率测量的精度。这项技术极大地推动了精密光谱学、时间和频率标准、光通信等领域的发展。本 ...
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